一种金属钨薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种金属钨薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的发展，以金属氧化物半导体技术来制造摄像传感器技术(CIS:CMOS image sensor)已经成为新兴成像领域的主流工艺。而其中，金属薄膜以其具有良好的可见光反射传导性能，而被业界普遍采用其作为入射光的反射或者隔绝层。金属钨薄膜因其具有优异的可见光反射性能和良好的高温稳定性，制程工艺简单，而被大多数主流CIS厂商所采用。
[0003]但是，金属钨薄膜因其在高温生产工艺(约395°C)中，容易形成很高的拉应力(tensile，1000?3000埃的钨薄膜具有约1759MPa的拉应力)。这种高拉应力的形成，很容易使整片晶元产生微形变，进而会严重影响可见光传导或者隔绝的数量和质量，最终会严重影响CIS产品的成像品质。
[0004]因此，如何生成一种超低应力的金属钨薄膜成为本领域技术人员面临的一大难题。
【发明内容】
[0005]针对上述存在的问题，本发明公开一种超低应力金属钨薄膜的制备方法，以使薄膜具有更低的应力，通过提高反应温度和减少六氟化钨(WF6)气体的量，使钨薄膜具有较传统钨薄膜更低的应力，具体的，该技术方案为:
[0006]一种金属钨薄膜的制备方法，其中，应用于CIS传感器的制备工艺中，所述方法包括:
[0007]提供一半导体衬底；
[0008]于所述半导体衬底的表面制备成核层；
[0009]于反应腔室中通入反应气体，以在该反应腔室中形成钨原子；
[0010]其中，所述钨原子有序下落至所述成核层的表面，以原位生成超低应力金属钨薄膜，该金属钨薄膜的应力低于常规金属钨薄膜的应力，形成一种超低应力。
[0011]上述的方法，其中，所述超低应力金属钨薄膜厚度为1000埃?3000埃。
[0012]上述的方法，其中，于所述反应腔中通入包括六氟化钨和氢气的反应气体。
[0013]上述的方法，其中，在所述反应腔内形成钨原子的温度为395°C?450°C。
[0014]上述的方法，其中，在所述反应腔中通入六氟化鹤的气体流量为45sccm?55sccm0
[0015]上述的方法，其中，采用六氟化钨和硅烷在所述半导体衬底表面制备所述成核层。
[0016]上述的方法，其中，所述六氟化钨和硅烷形成所述成核层的温度为290°C?310。。。
[0017]本发明的优点及带来的有益效果:
[0018]本发明公开的超低应力金属钨薄膜的制备方法，通过将反应腔中的温度调节成至390C 5?450°C，并将反应腔中六氟化钨(WF6) (WF6)的流量调节为50sccm(每分钟立方厘米)，通过本技术方案，在很大程度上让金属钨原子的生成在反应腔中，而不是在半导体衬底表面生成钨原子的无序生长，最终下落的钨原子延衬底的钨成核层有序生长，较传统方法，通过本技术方案，使金属钨薄膜的应力减少73%。
【附图说明】
[0019]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、夕卜形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0020]图1是本发明实施例中金属钨薄膜的制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
[0022]参见图1所示结构，本实施例提供一种超低应力金属钨薄膜的制备方法，该金属钨薄膜的应力是低于常规金属钨薄膜的应力的，形成一种超低应力金属钨薄膜，该方法通过提高反应腔中的反应温度并同时减少反应气体的量，以此增加六氟化钨(WF6)和氢气(H2)在反应腔中生成金属钨原子，该方法具体包括如下步骤:
[0023]首先，提供一半导体衬底，优选的，该半导体衬底材质为氮化钛。继续于所述半导体衬底的表面制备成核层。
[0024]作为本发明一个优选实施例，该成核层由六氟化钨(WF6)和硅烷(SiF4)在2900C -310°C的温度下生成，在本实施例中，控制温度为300°C形成该成核层。
[0025]然后，于反应腔室中通入反应气体，以在该反应腔室中形成钨原子。
[0026]作为本发明一个优选实施例，通入的反应气体为包含六氟化鹤(WF6)与氢气(H2)的气体，其中六氟化钨(WF6)的气体流量为45sccm-55sccm(每分钟立方厘米)(例如45sccm，50sccm，55sccm等等)，在本实施例中，通入六氟化鹤的流量为50sccm，较常规技术中通入气体中六氟化鹤的流量为200sccm大幅度降低。
[0027]作为本发明一个优选实施例，在反应腔中通入包括反应腔中六氟化鹤(WF6)与氢气(H2)的气体生成钨原子的温度为395°C _450°C (例如，395°C，420°C，450°C等等)，将常规技术中395°C提高，以保证尽可能多的钨原子在反应腔内形成，而不是形成在半导体衬底的表面。
[0028]最后，将在反应腔中形成的金属钨的原子，下落到成核层，沿着成核层的晶相有序生长，原位生成，而非杂乱无序的生长，最终生长为一具有超低应力的金属钨薄膜。
[0029]金属钨薄膜生长有很强的附着生长的特性，本技术方案主要通过提高反应温度，以增强反应的活化能；同时通过减少反应气体流量来减少金属钨原子形成在半导体衬底表面的可能性，从而最大程度的让金属钨原子形成在反应腔中，而非在半导体衬底表面生成钨原子的无序生长。然后将生成的金属钨原子下落到衬底的钨成核层表面，使金属钨原子在晶圆上生成一具有较低应力的薄膜(即本申请中制备的钨薄膜相较于传统工艺制备的钨薄膜具有更低的应力)，通过本技术方案，超低应力金属钨薄膜的应力较传统方法生成的金属钨薄膜少了 73%。
[0030]综上所述，本发明公开的一种金属钨薄膜的制备方法，通过改变反应腔中的气体的反应温度并减少反应气体的量，以使金属钨原子尽可能多的形成在反应腔，然后下落至成核层的表面，有序生长，形成一超低应力金属钨薄膜。通过本技术方案，使金属钨薄膜具有超低应力，较传统方法相比，减小了 73 %。
[0031]本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
[0032]以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种金属钨薄膜的制备方法，其特征在于，应用于CIS传感器的制备工艺中，所述方法包括:提供一半导体衬底；于所述半导体衬底的表面制备成核层；于反应腔室中通入反应气体，以在该反应腔室中形成钨原子；其中，所述钨原子有序下落至所述成核层的表面，以原位生成金属钨薄膜。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属钨薄膜厚度为1000埃?3000埃。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，于所述反应腔中通入包括六氟化钨和氢气的反应气体。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应腔内形成所述钨原子的温度为395 °C ?450 °C。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应腔中通入六氟化钨的气体流量为 45sccm ?55sccm。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用六氟化钨和硅烷在所述半导体衬底表面制备所述成核层。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，采用所述六氟化钨和硅烷形成所述成核层的温度为290 °C?310°C。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底的材质为氮化钛薄膜。
【专利摘要】本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种金属钨薄膜的制备方法，通过改变反应腔体中，气体的反应温度并减少反应气体的量，以使金属钨原子尽可能多的形成在反应腔体，然后下落至成核层的表面，有序生长，形成一金属钨薄膜。通过本技术方案，有效减小了金属钨薄膜的应力，较传统方法相比，减小了73％。
【IPC分类】C23C16/14
【公开号】CN104975268
【申请号】CN201510298874
【发明人】封铁柱
【申请人】武汉新芯集成电路制造有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月3日